Estudio conformacional de una estructura representativa de taninos de quebracho y su interacción con mercurio Hg2+
La remediación de aguas contaminadas con metales pesados constituye un área relevante en la investigación teórica con posibles aplicaciones en biotecnología a gran escala. Por lo cual se vuelve necesario aumentar el conocimiento fundamental para entender a nivel microscópico los mecanismos de captur...
- Autores:
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- Fecha de publicación:
- 2019
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- Universidad de Bogotá Jorge Tadeo Lozano
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La remediación de aguas contaminadas con metales pesados constituye un área relevante en la investigación teórica con posibles aplicaciones en biotecnología a gran escala. Por lo cual se vuelve necesario aumentar el conocimiento fundamental para entender a nivel microscópico los mecanismos de captura y adsorción en procesos de remediación de cuerpos hídricos. En este sentido, el tanino de quebracho tiene un alto potencial para utilizarse como remediador orgánico para aguas contaminadas con mercurio. Mediante cálculos de estructura electrónica en el software Gaussian 09, se evaluaron las energías de cada isómero conformacional del tanino en fase gaseosa, obteniendo así las estructuras más estables. Los análisis de energía junto con el estudio estadístico de la población isomérica de acuerdo a la distribución de probabilidad Boltzman sugieren solo una molécula como la más abundante. El análisis de una trayectoria de dinámica molecular ab initio entre el tanino más abundante y un átomo de mercurio inorgánico (Hg2+) permitió tener un estimado de la distancia de interacción entre el ion metálico y la molécula orgánica de 3,35 Å. Adicionalmente, el análisis de descriptores de reactividad global apoya la hipótesis de que este confórmero tenga tendencia a interactuar como adsorbente, dándose procesos de fisisorción. |
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Mediante cálculos de estructura electrónica en el software Gaussian 09, se evaluaron las energías de cada isómero conformacional del tanino en fase gaseosa, obteniendo así las estructuras más estables. Los análisis de energía junto con el estudio estadístico de la población isomérica de acuerdo a la distribución de probabilidad Boltzman sugieren solo una molécula como la más abundante. El análisis de una trayectoria de dinámica molecular ab initio entre el tanino más abundante y un átomo de mercurio inorgánico (Hg2+) permitió tener un estimado de la distancia de interacción entre el ion metálico y la molécula orgánica de 3,35 Å. Adicionalmente, el análisis de descriptores de reactividad global apoya la hipótesis de que este confórmero tenga tendencia a interactuar como adsorbente, dándose procesos de fisisorción.Requerimientos de sistema: Adobe Acrobat ReaderRemediation of contaminated water with heavy metals is a relevant area in the theoretical research with possible large-scale applications in biotechnology. Therefore, it becomes necessary to increase the fundamental knowledge to understand on a microscopic scale the mechanisms of capture and adsorption in remediation process of water bodies. On this matter, quebracho tannin has a high potential to be used as an organic remedial to contaminated water with mercury. Through electronic structure calculations in Gaussian 09 software, the energies of conformational isomers in gas phase were evaluated, obtaining most stable structures. The energy analysis as well as the statistical study of the isomeric population according to the Boltzmann probability distribution suggest a single molecule as the most abundant. The analysis of a trajectory of ab initio molecular dynamics between the most abundant tannin and an atom of inorganic mercury (Hg2+) allowed to estimate the interaction distance between the metal ion and the organic molecule which corresponds to 3,35 Å. Additionally, the analysis of global reactivity indexes support the hypothesis that this conformer has a tendency to interact as an adsorbent, caused by physisorption process.Ingeniero Químico18 páginasapplication/xmlspaUniversidad de Bogotá Jorge Tadeo LozanoIngeniería QuímicaFacultad de Ciencias Naturales e IngenieríaQuímica computacionalDinámica molecular ab initioTaninos condensadosQuímica, IngenieríaQuímicaSoluciones (Química)Química -- Trabajos de gradoTaninosTánatosAb initio Molecular dynamicsEstudio conformacional de una estructura representativa de taninos de quebracho y su interacción con mercurio Hg2+Trabajo de gradoinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fAbierto (Texto Completo)http://purl.org/coar/access_right/c_abf2Arismendi, W. (2016). Evaluación y comparación de la capacidad floculante de taninos modificados (Quebracho, Acacia, Castaño) y su aplicación en el tratamiento de aguas residuales. Pontificia Universidad Javeriana.Beltrán-Heredia, J., & Encinas-Sánchez, V. (2014). Heavy metals uptake from aqueous effluents by novel adsorbent derived from tannin extracts: role of tannin source. In The Role of Colloidal Systems in Environmental Protection (pp. 203–217). Elsevier.Boyd, C. E. (1979). Aluminum sulfate (alum) for precipitating clay turbidity from fish ponds. Transactions of the American Fisheries Society, 108(3), 307–313.Calle, E. D., Rivera, H. G., Sarmiento, R. V., & Moreno, P. (2008). Relaciones demanda-oferta de agua y el índice de escasez de agua como herramientas de evaluación del recurso hídrico colombiano. Rev. Acad. Colomb. Ciencia, 32(123), 195–212.Çengel, Y. A., & Boles, M. A. (2015). Termodinámica (Octava). McGraw Hill Mexico.Engel, T., Reid, P., Hehre, W., Rodríguez, A. R., Román, J. Z., & Pascual, A. B. (2006). Química física. Pearson Addison Wesley.Español Cano, S. (2012). Contaminación con mercurio por la actividad minera. Biomédica, 32(3). Retrieved from https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=84324092001Figueredo, S. F., Páez, M. S., & Song, J.-W. (2016). Development of electrophilic and nucleophilic power indices within the conceptual framework of density functional theory. Química Nova, 39(7), 817–824.Flaten, T. P. (2001). Aluminium as a risk factor in Alzheimer’s disease, with emphasis on drinking water. Brain Research Bulletin, 55(2), 187–196.Galindo, A. P., & Gonzalez, Y. C. (2018). Plan de mercurio para el sector salud. Ministerio de Salud y Protección Social.Guerra, C. J., López, J. M., Figueredo, S. F., & Muñoz, A. E. (2015). Estudio teórico de la reactividad química del carbón activo.Hagerman, A. E. (2002). Tannin handbook. Oxford, OH, Available Online at Www. Users. Muohio. Edu/Hagermae/473, 474, 475–476.Hamel, S., Duffy, P., Casida, M. E., & Salahub, D. R. (2002). Kohn–Sham orbitals and orbital energies: fictitious constructs but good approximations all the same. 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O que é e para que serve a Teoria dos Funcionais da Densidade. Gazeta de Física, 29(4), 10–15.Mirtamizdoust, B., Roodsari, M. S., Shaabani, B., Dusek, M., & Fejfarova, K. (2016). Synthesis, crystal structure and DFT calculations of a new Hg (II) metal-organic polymer. Main Group Chemistry, 15(3), 257–266.Pardo, D. A. (2018). Caracterización molecular de redes organometálicas para la adsorción selectiva de mercurio (Hg 2+) en fase acuosa. Pontificia Universidad Javeriana.Pérez Cruz, J. R. (2005). La termodinámica de Galileo a Gibbs. Materiales de Historia de La Ciencia, 9.Politzer, P., & Abu-Awwad, F. (1998). A comparative analysis of Hartree-Fock and Kohn-Sham orbital energies. Theoretical Chemistry Accounts, 99(2), 83–87.Roussy, J., Chastellan, P., Van Vooren, M., & Guibal, E. (2005). Treatment of ink-containing wastewater by coagulation/flocculation using biopolymers. Water Sa, 31(3), 369–376.Sánchez-Martín, J., Beltrán-Heredia, J., & Solera-Hernández, C. (2010). Surface water and wastewater treatment using a new tannin-based coagulant. Pilot plant trials. Journal of Environmental Management, 91(10), 2051–2058.Sánchez-Martín, J., González-Velasco, M., & Beltrán-Heredia, J. (2009). Acacia mearnsii de wild tannin-based flocculant in surface water treatment. Journal of Wood Chemistry and Technology, 29(2), 119–135.Sánchez-Martín, J., González-Velasco, M., & Beltrán-Heredia, J. (2010). Surface water treatment with tannin-based coagulants from Quebracho (Schinopsis balansae). Chemical Engineering Journal, 165(3), 851–858.Schlegel, H. B., Iyengar, S. S., Li, X., Millam, J. M., Voth, G. A., Scuseria, G. E., & Frisch, M. J. (2002). Ab initio molecular dynamics: Propagating the density matrix with Gaussian orbitals. III. Comparison with Born–Oppenheimer dynamics. The Journal of Chemical Physics, 117(19), 8694–8704.Schrödinger, E. (1926). An undulatory theory of the mechanics of atoms and molecules. 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The Journal of Chemical Physics, 97(9), 6644–6648.ORIGINALDocumento reservado temporalmente por solicitud del autor.pdf.jpgDocumento reservado temporalmente por solicitud del autor.pdf.jpgConfidencialidadimage/jpeg7815https://expeditiorepositorio.utadeo.edu.co/bitstream/20.500.12010/7974/1/Documento%20reservado%20temporalmente%20por%20solicitud%20del%20autor.pdf.jpge5b266bbb5ce23d8d87d1a4e5a49f712MD51open accessTrabajo de grado.pdfTrabajo de grado.pdfTrabajo de gradoapplication/pdf755074https://expeditiorepositorio.utadeo.edu.co/bitstream/20.500.12010/7974/3/Trabajo%20de%20grado.pdf74a2eda1ecaa829c984fb2628d9bac72MD53open accessFicha descriptiva.pdfFicha descriptiva.pdfFicha descriptivaapplication/pdf184275https://expeditiorepositorio.utadeo.edu.co/bitstream/20.500.12010/7974/5/Ficha%20descriptiva.pdfb281abae8cc202274c88828afa3a56b3MD55open accessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82938https://expeditiorepositorio.utadeo.edu.co/bitstream/20.500.12010/7974/2/license.txtabceeb1c943c50d3343516f9dbfc110fMD52open accessLicencia de autorización.pdfLicencia de autorización.pdfLicencia de autorizaciónapplication/pdf768409https://expeditiorepositorio.utadeo.edu.co/bitstream/20.500.12010/7974/4/Licencia%20de%20autorizaci%c3%b3n.pdf3d26ed7560f111a72e5c93ff3086ea7dMD54open accessTHUMBNAILDocumento reservado temporalmente por solicitud del autor.pdf.jpg.jpgDocumento reservado temporalmente por solicitud del autor.pdf.jpg.jpgIM Thumbnailimage/jpeg7813https://expeditiorepositorio.utadeo.edu.co/bitstream/20.500.12010/7974/6/Documento%20reservado%20temporalmente%20por%20solicitud%20del%20autor.pdf.jpg.jpga3af84d439d6f9f65152a7eaa2dacfe6MD56open accessTrabajo de grado.pdf.jpgTrabajo de grado.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6599https://expeditiorepositorio.utadeo.edu.co/bitstream/20.500.12010/7974/7/Trabajo%20de%20grado.pdf.jpg2c4b923b73766d77778e0707886aec63MD57open accessFicha descriptiva.pdf.jpgFicha descriptiva.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg13220https://expeditiorepositorio.utadeo.edu.co/bitstream/20.500.12010/7974/8/Ficha%20descriptiva.pdf.jpg7e17ada3c470d28ee34348289e294788MD58open access20.500.12010/7974oai:expeditiorepositorio.utadeo.edu.co:20.500.12010/79742020-03-12 12:21:00.229open accessRepositorio Institucional - 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